U75V钢轨锯切断裂原因分析

王瑞敏,周剑华,朱 敏,刘丰收,李 闯,费俊杰,郑建国,徐志东

(1.宝钢股份中央研究院武汉分院(武钢有限技术中心)，湖北 武汉 430080；2.中国铁道科学研究院 金属及化学研究所，北京 100081)

钢轨作为支撑在连续弹性基础或点支撑上的无限长梁，是铁路线路的重要组成部分，起着承载并导向列车的双重作用。近年来，随着铁路运输向高速、重载和高密度方向发展，钢轨接触疲劳伤损越来越严重，这些钢轨伤损的大量出现[1-7]加剧了铁路线路的施工换轨作业。在现场进行线路换轨前的配轨时，一般都使用便携式内燃圆盘锯轨机锯切钢轨[8]。信息统计发现，在现场锯切U75V钢轨时出现了多起锯切断裂的情况[9]。由于锯切断裂会产生不规则、不平整的断面，甚至可能在钢轨内留存裂纹，从而影响换轨使用。

本文针对典型的U75V钢轨锯切断裂现象(从钢轨顶面垂直锯轨至接近轨底处时，轨腰下部及轨底出现垂直断裂)，通过扫描电镜、金相显微镜对锯切断裂钢轨的断口进行检验，同时采用有限元仿真方法对钢轨锯切过程的受力进行分析，研究钢轨锯切断裂产生的原因并提出预防措施，以防止此类现象的再次发生，对实际生产作业提供指导依据。

1 试验材料及性能

钢轨试样取自锯切断裂钢轨，其化学成分和力学性能合格，具体见表1。

表1 钢轨试样的化学成分和力学性能

锯切断裂钢轨的外观情况如图1所示。从图1可以看出：钢轨轨头、轨腰以及轨底角一侧已经被锯切张开，轨底角另一侧上面出现裂纹，裂纹尖端在轨底三角区距离轨底48 mm处，裂纹尖端锯口宽度为5 mm。……